分数阶Chen超混沌系统动态分析及其电路实现*

分数阶超混沌系统比低维混沌系统具有更加复杂的动力学特性,在工程中的应用前景更加广阔。运用非线性系统李雅普诺夫指数计算原理,分析了0.96阶次超混沌系统复杂的动力学特性。同时,基于分数阶微分时频域转换算法,在Multisim仿真平台中设计了分数阶Chen超混沌系统的电路模型并通过示波器观看到了超混沌吸引子,电路实验结果与数值仿真结果完全吻合。     

利用状态观测器实现四涡卷超混沌同步保密通信

根据系统的稳定性理论,设计了实现超混沌完全同步的状态观测器。利用混沌之间的同步,构建了实现保密通信的技术路线。信号经过加密并被混沌掩盖后,发射给接收端。采用4阶Runge-Kutta方法,对提出的保密通信系统进行了数值仿真。仿真结果显示,超混沌系统和其同步接收器之间在5s内已实现了完全同步,在信道内传递的加密信号中,原始信号完全被混沌所掩盖,仿真结果证实了设计方案的有效性。     

利用状态观测器实现四涡卷超混沌同步保密通信

根据系统的稳定性理论,设计了实现超混沌完全同步的状态观测器。利用混沌之间的同步,构建了实现保密通信的技术路线。信号经过加密并被混沌掩盖后,发射给接收端。采用4阶Runge—Kutta方法,对提出的保密通信系统进行了数值仿真。仿真结果显示,超混沌系统和其同步接收器之间在5S内已实现了完全同步,在信道内传递的加密信号中,原始信号完全被混沌所掩盖,仿真结果证实了设计方案的有效性。     

一个超混沌系统的设计与电路实现

为了提高超混沌系统的随机性以产生复杂的超混沌信号用于混沌保密通信,通过在一个统一混沌系统中引入一个状态反馈控制器设计一个超混沌系统.利用理论和数值仿真的方法对系统的基本特性,如平衡点及在平衡点的特征值、分形维数、分岔图、Lyapunov指数等进行分析.为验证该系统,利用系统方法设计一个模拟超混沌电路.该设计方法重新标度时间和坐标变量,将状态方程变换为一个无量纲的标准方程,获得了一个确定电路参数的严格公式.实验中观察到了超混沌、混沌、拟周期、周期等动力行为,实验结果与数值仿真结果完全相符.     

分数阶电路的相量分析法及正弦稳态特性研究

实际存在的电感和电容事实上是分数阶元件。对于含有分数阶元件的电路,利用整数阶的方法显然无法获得准确的电路特性,且由于分数阶算子具有记忆和遗传效应,使得分数阶电路的分析繁琐复杂。因此,基于分数微积分理论,将整数阶的相量法推广应用于分数阶电路的分析中。给出了分数阶电感和分数阶电容的相量形式,分析了它们的阻抗及功率特性,研究了分数阶RLC串并联电路以及复杂分数阶电路的正弦稳态特性,探讨了分数阶元件的阶次对电路有功功率和无功功率的影响,仿真计算验证了相量法在分数阶电路中应用的正确性。     

四维超混沌系统及其在信号加密中的应用

为获得复杂的混沌信号源,构建四维超混沌系统,同时提出一种基于该系统的信号加密算法.构建系统模型,得到该系统的Lyapunov指数,给出了系统的相轨迹图,实现电路及该实现电路的相轨迹图;依据混沌隐藏技术,将该四维超混沌系统作为混沌加密通信的信号源,把待加密的信号与混沌信号相叠加,再把迭代次数与混沌信号的算术运算相结合作为密码设置,以实现信号加密.仿真结果表明,实现电路的相轨迹图与系统的相轨迹图完全一致,证实所构建的电路系统为超混沌系统,且该系统可以作为混沌加密通信的信号源实现对信号进行加密,为信息加密提供了一种新方法.     

Boost变换器全分数阶化系统分析与控制性能研究

实际存在的系统大多具有分数阶特性,利用分数阶微积分理论对原系统进行建模能够更加准确地描述系统行为,并且用分数阶PID控制器代替整数阶PID控制器可以获得更好的系统性能。首先利用Oustaloup算法对s0.8进行5阶拟合,进而构建出5阶拟合的分数阶电感电容模型,相比10阶模型得到简化。在建立了Boost变换器的分数阶数学模型基础上,采用分数阶PID控制器形成了电压电流双闭环的Boost变换器全分数阶化系统。利用MATLAB软件对分数阶电路模型、分数阶数学模型以及全分数阶化系统进行仿真。研究结果表明,分数阶模型可以更准确地描述Boost变换器特性,分数阶PID控制的全分数阶化系统具有良好的稳态和动态性能。     

基于神经网络分数阶控制的逆变电源控制策略

为了提高逆变电源的电压输出波形质量,增强电源控制系统的快速响应特性,提出了神经网络自整定分数阶控制器的控制策略。在介绍三相逆变电源电路模型及分数阶PIλDμ控制器的基础上,采用改进的BP算法对分数阶控制器的参数进行自适应整定,组成逆变电源神经网络分数阶控制器。仿真结构表明,改进的神经网络分数阶控制器控制下的电压输出波形质量及系统的快速响应特性均优于传统的神经网络分数阶控制器,而实物调试实验进一步证明了所设计的控制器的有效性。     

基于蔡氏电路的混沌保密通信研究

通过对混沌理论研究,对电路产生混沌信号进行了分析设计。同时基于蔡氏电路构建了混沌保密通信系统,并利用multisim软件进行了仿真实验。仿真结果表明,在发送端与接收端传送一个叠加混沌信号的信息信号可以实现高质量的保密通信。     

电磁式电压互感器励磁特性对铁磁混沌电路的影响分析

电力系统中,含电磁式电压互感器（TV）的电路在某些情况下可能产生混沌振荡想象,其主要原因是TV铁芯的磁饱和效应导致铁芯电感非线性变化,在实际研究中常用励磁特性曲线描述TV铁芯电感的非线性变化。引用一个含TV的四阶自治铁磁电路模型,研究了TV励磁特性对铁磁电路的影响。理论分析与仿真结果表明：铁磁电路系统中存在混沌振荡现象,电磁式电压互感器非线性励磁特性是影响该电路混沌动力学行为的重要因素。     

舰船电力系统新型限流保护技术的仿真分析

针对舰船直流电力系统极限短路电流难以分断的问题,开展了舰船电力系统新型混合式限流保护技术的仿真分析.通过建立含限流断路器的电力系统仿真模型,分析了舰船电力系统安装直流限流断路器的限流效果.仿真结果表明,新型限流断路器能够满足舰船电网对保护设备快速性和有效性的要求.     

基于MATLAB/SIMULINK的CVT铁磁谐振过程的仿真研究

利用MATLAB中的电气系统模块库POWER-SYSTEMBLOCKSET(PSB)建立了CVT的铁磁谐振过程仿真模型,仿真分析了二次侧短路以及消除该短路激励情况下的CVT铁磁谐振过程。仿真结果表明,不同的短路时刻和消除短路的时刻对CVT的铁磁谐振有不同的影响,甚至还出现了持续的振荡过程,对设备的绝缘和系统的稳定运行造成不良后果。     

基于ZVS PWM的小功率车用电源功率变换器设计

为使电源小型化、提高开关频率和电源效率,在基于软开关脉宽调制技术上针对小功率车用充电电源功率变换电路进行设计与仿真。主要由MCU电路、驱动电路、功率变换电路、整流滤波电路以及反馈电路等构成。通过在变压器原边与谐振电感间增加两个箝位二极管来抑制电压尖峰,在原边交流侧增加了隔直电容,以防止由桥臂不对称导通时间引起偏磁问题,副边采用全波同步整流技术。采用反馈系数可调的电压电流双闭环控制使系统更加稳定,并对电路关键参数进行设计。最后,通过Saber开关电源仿真软件对电路进行仿真分析。     

船舶轴带无刷双馈电机短路电流分析与保护设计

当船舶轴带无刷双馈电机(BDFG)功率绕组发生三相短路故障时,短路电流会对系统造成较大的危害。因此,有必要设计专门的保护电路保障系统的安全。利用空间旋转坐标系,建立船舶轴带BDFG功率绕组三相短路时的动态方程,并依据磁链守恒定律研究系统短路电流的变化特性。通过分析短路电流的各个分量,提出加入撬棒电阻和直流卸载电路的保护方式来卸载过电流,并进一步研究加入保护电路后的电流变化特性。以1台30 kVA的BDFG为仿真对象,运用MATLAB/Simulink进行模型仿真和理论值计算,验证了保护电路的有效性,对船舶轴带BDFG电气安全设计具有指导意义。     

牵引变流器中6 500 V场终止IGBT的物理场仿真研究

绝缘栅双极性晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)凭借其优异的载流和抗压能力,在牵引变流器中得到了广泛的应用。通过仿真研究了解其动态特性,对于保障其自身和系统的运行稳定性和可靠性具有重要意义。针对牵引变流器用大功率IGBT封装模块,在分析IGBT工作原理和特性的基础上,充分考虑其静态特性、动态特性以及封装寄生参数影响,结合寄生参数提取矩量法和IGBT动态模型等效电路分析法,建立了精确的IGBT封装电路模型,并通过仿真测试分析对模型进行了验证。此外,以牵引变流器中的整流器电路为例,依据IGBT封装精确电路,构建了更为详细的整流器精确电路模型。仿真结果表明,精确电路模型比理想电路仿真输出能够更加准确地突出系统的高频信息,这对于针对含有大功率IGBT器件系统开展损耗计算、电磁兼容性分析以及风险评估等极具参考价值。     

蔡氏电路的仿真研究

从理论分析和仿真两个角度分别研究非线性电路中的混沌现象。蔡氏电路是一个典型的混沌电路,只要改变其中一个元件的参数,就可产生多种类型混沌现象。在Matlab的平台上编制相关系统和蔡氏电路数学模型的计算机仿真程序,就可实现双蜗卷和单蜗卷状态下的同步。研究结果表明在相同的混沌行为下,仿真实验与理论分析结论十分吻合,能准确地观察到混沌吸引子的行为特征。     

有源功率因数校正电路控制方法的研究与仿真

如何结合整个控制系统,设计满足要求的有源功率因数校正电路已成为实际应用中必须面对的问题。主电路运用简单高效的Boost型功率因数校正电路,并在电路控制系统采用电流、电压两个闭环,对电流环采用PI控制。用Simulink软件建立了仿真电路,分析PI参数在电力电子开关控制中对输出电压的影响,证明了双闭环PI控制方法解决谐波污染的有效性。     

基于现场总线的分布式粮情系统温湿度检测的研究与设计

根据目前粮情管控系统中粮仓温湿度测量存在的问题,设计出一种基于现场总线分布式的粮情管控系统粮仓温湿度测量电路。利用单总线数字技术,接口电路及调整电路,并采用组态王6.53软件进行仿真试验。试验结果表明,该温湿度测量电路能使基于现场总线分布式粮情管控系统成本降低、测量精度提高、抗干扰性能增强、线路简单、安装维护方便等优点,满足了实时测控和管理的要求。     

电动汽车蓄电池的键合图法建模与仿真

按照键合图的规则,分别建立了蓄电池等效电路的键合图模型和冷却系统的键合图模型,然后将电系统和热系统耦合在一起,实现了蓄电池系统的键合图模型。最后建立了蓄电池的数学模型和仿真模型,并实现了动态仿真。     

混合式步进电机细分驱动系统建模及故障仿真

为提高步进电机细分驱动系统的故障诊断水平,在Simulink下建立了包含两相混合式步进电机本体、细分驱动、功率驱动及电流控制等模块在内的仿真模型。针对H型逆变桥臂四个功率开关管正常运行、短路及开路故障等状况进行了仿真,得到了相应的相电流波形。对各类故障进行了研究,分析了不同故障条件下电流波形的特征,分析结论为步进电机细分驱动系统的故障诊断提供了参考。